【文章內(nèi)容簡介】 本文研究內(nèi)容 本課設(shè)研究的內(nèi)容是 100W 單相電風(fēng)扇無級調(diào)速電路。根據(jù)電力電子技術(shù)的相關(guān)知識與要求，利用晶閘管構(gòu)成的單相交流調(diào)壓電路，來調(diào)節(jié)電風(fēng)扇電動機(jī)電壓，從而改變電風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，即可實現(xiàn)無級調(diào)速的要求。 具體研究內(nèi)容可分為以下部分： 單相電風(fēng)扇無級調(diào)速電路總體設(shè)計 方案的經(jīng)濟(jì)技術(shù)論證。 單相電風(fēng)扇無級調(diào)速電路 主電路設(shè)計 及各部分簡要說明 。 觸發(fā)電路 的 設(shè)計 ，每個晶閘管觸發(fā)的順序及相位分析 。 保護(hù)電路的設(shè)計，過電壓保護(hù)，過電流保護(hù)的分析 繪制 主 電路圖 通 過計算選擇器件的具體型號。 由以上要求可以具體將此裝置設(shè)計分為以下四個部分：主電路的設(shè)計、觸發(fā)電路設(shè)計、保護(hù)電路設(shè)計，系統(tǒng)參數(shù)的計算和仿真分析。下面分別作詳細(xì)介紹。 本科生課程設(shè)計（論文） 4 第二章 單相電風(fēng)扇無級調(diào)速 電路設(shè)計 單相電風(fēng)扇 無級調(diào)速電路總體設(shè)計 方案 利用晶閘管構(gòu)成交流調(diào)壓電路，調(diào)節(jié)電風(fēng)扇電動機(jī)電壓，從而改變電風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，可實現(xiàn)無極變速，滿足人們對電風(fēng)扇風(fēng)速的不同要求。在考慮到電路還應(yīng)滿足易操作實用、經(jīng)濟(jì)實惠、可靠性強(qiáng)等諸多因素的情況下，設(shè)計出如圖 所示的 系統(tǒng)原理框圖 。 圖 系統(tǒng) 原理框圖 該 系統(tǒng)原理框圖 由中間的帶阻容吸收的過壓保護(hù)電路和帶熔斷器的過流保護(hù)電路作為交流調(diào)壓主電路的保護(hù)電路，上下兩個電路為相同的觸發(fā)脈沖為鋸齒波的觸發(fā)電路作為整個電路的觸發(fā)電路。通過觸發(fā)電路的觸發(fā)脈沖，使得晶閘管的開通時刻可以得以進(jìn)行人為的控制，并根據(jù)使用者的需要進(jìn)行調(diào)控。而交流調(diào)壓主電路則是根據(jù)觸發(fā)角的大小調(diào)節(jié)輸出電壓的大小，從而控制電風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，達(dá)到滿足使用者的需要，并根據(jù)使用者的要求對電風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速進(jìn)行具體的調(diào)控。而過壓過流保護(hù)電路具有對電力電子器件的保護(hù)左右，以及對整體電路的保護(hù)作用，使得電路能夠較 好的工作。 本科生課程設(shè)計（論文） 5 具體電路設(shè)計 主電路設(shè)計 單相電風(fēng)扇無級調(diào)速電路的主電路實際上就是負(fù)載為電感性的單相交流調(diào)壓電路即電動機(jī)。交流調(diào)壓是將一種幅值的交流電能轉(zhuǎn)化為同頻率的另一種幅值的交流電能。其主電路圖如圖 所示。 D1D2R1L1V1 圖 單相電風(fēng)扇無級調(diào)速電路主電路圖 （ 1）電阻性負(fù)載 圖 （ a）所示為兩只反并聯(lián)的普通晶閘管與電阻負(fù)載 RL組成的交流調(diào)壓主電路，也可用一個雙向晶閘管代替兩個反并聯(lián)的晶閘管但需要兩組獨立的觸發(fā)電路分別控制兩只晶閘管，也可用一個雙向晶閘管代替兩個反并聯(lián)的晶閘管，本課設(shè) 的主電路選擇兩只反并聯(lián)的普通晶閘管的主電路。 在電源正半周ω t＝ ? 時觸發(fā) VT1 導(dǎo)通，有正向電流流過 RL，負(fù)載端電壓UR 為正值，電流過零時 VT1 自行關(guān)斷；在電源負(fù)半周ω t＝π＋ ? 時，再觸發(fā)VT2 導(dǎo)通，有反向電流流過 RL，其端電壓 UR為負(fù)值，到電流過零時 VT 再次自行關(guān)斷。然后重復(fù)上述過程。改變 ? 角即可調(diào)節(jié)負(fù)載兩端的輸出電壓有效值，達(dá)到交流調(diào)壓的目的。電阻負(fù)載上交流電壓有效值為 ?????????????? ? 2s i n21)()s i n2(1222 UtdtUU R 電流有效值 ? ???? ???? 2s i n212RURUI R 本科生課程設(shè)計（論文） 6 電路功率因數(shù) ? ????? ????? 2s i n21c os 2 IU IUSP R 電路的移相范圍為 0— π D1D2R11 . 0 k ΩV1 圖 電阻性負(fù)載交流調(diào)壓電路圖 圖 電 阻性負(fù)載交 流調(diào)壓電路圖的 波形 通過改變 ? 可得到不同的輸出電壓有效值，從而達(dá)到交流調(diào)壓的目的。由雙向晶閘管組成的電路，只要在正負(fù)半周對稱的相應(yīng)時刻（ ? 、π＋ ? ）給觸發(fā)脈沖，則和反并聯(lián)電路一樣可得到同樣的可調(diào)交流電壓。 交流調(diào)壓電路的觸發(fā)電路完全可以套用整流移相觸發(fā)電路，但是脈沖的輸出必須通過脈沖變壓器，其兩個二次線圈之間要有足夠的絕緣。 （ 2）電感性負(fù)載 圖 所示為電感性負(fù)載的交流調(diào)壓電路。由于電感的作用，在電源電壓由正向負(fù)過零時，負(fù)載中電流要滯后一定 ? 角度才能到零，即管子要繼續(xù)導(dǎo)通到電源電壓的負(fù)半周才能關(guān)斷。晶 閘管的導(dǎo)通角θ不僅與控制角 ? 有關(guān)，而且與負(fù)載本科生課程設(shè)計（論文） 7 的功率因數(shù)角 ? 有關(guān)?？刂平窃叫t導(dǎo)通角越大，負(fù)載的功率因數(shù)角 ? 越大，表明負(fù)載感抗大，自感電動勢使電流過零的時間越長，因而導(dǎo)通角θ越大。 下面分三種情況加以討論。 （ 1） ? ? 由圖 可見，當(dāng) ? ? 時，θ 180176。，即正負(fù)半周電流斷續(xù)，且 ? 越大，θ越小。可見， ? 在 ? ~180176。范圍內(nèi)，交流電壓連續(xù)可調(diào)。電流電壓波形如圖 (a)所示。 （ 2） ? ＝ ? 由圖 可知，當(dāng) ? ＝ ? 時，θ =180176。，即正負(fù)半周電流臨界連續(xù)。相當(dāng)于晶閘管失去控制，電流電壓波形如圖 (b)所示。 （ 3） ? ＜ ? 此種情況若開始給 VT1 管以觸發(fā)脈沖， VT1 管導(dǎo)通，而且θ 180176。如果觸發(fā)脈沖為窄脈沖，當(dāng) ug2 出現(xiàn)時， VT1 管的電流還未到零， VT1 管關(guān)不斷，VT2 管不能導(dǎo)通。當(dāng) VT1 管電流到零關(guān)斷時， ug2 脈沖已消失，此時 VT2 管雖已受正壓，但也無法導(dǎo)通。到第三個半波時， ug1 又觸發(fā) VT1 導(dǎo)通。這樣負(fù)載電流只有正半波部分，出現(xiàn)很大直流分量，電路不能正常工作。因而電感性負(fù)載時，晶閘管不能用窄脈沖觸發(fā)，可采用寬脈沖或脈沖列觸發(fā)。 綜上所述，單相交流調(diào)壓有如下特點： ①電阻負(fù)載時，負(fù) 載電流波形與單相橋式可控整流交流側(cè)電流一致。改變控制角 ? 可以連續(xù)改變負(fù)載電壓有效值，達(dá)到交流調(diào)壓的目的。 ②電感性負(fù)載時，不能用窄脈沖觸發(fā)。否則當(dāng) ? ＜ ? 時，會出現(xiàn)一個晶閘管無法導(dǎo)通，產(chǎn)生很大直流分量電流，燒毀熔斷器或晶閘管。 ③電感性負(fù)載時，最小控制角 ? min＝ ? (阻抗角 )。所以 ? 的移相范圍為 ? ～180176。，電阻負(fù)載時移相范圍